DEFINICJA KWASICY I ZASADOWICY – METABOLICZNEJ I
ODDECHOWEJ
KWASICA ODDECHOWA: (OBNIŻENIE PH KRWI PONIŻEJ 7.35)
– ilość wydalanego CO2 jest niedostateczna lub jego produkcja jest nadmierna
– wzrasta stężenie CO2 i ilość kwasu węglowego = zmniejsza się stosunek jonu wodorowęglanowego do stężenia kwasu węglowego = spada pH
– gł. w stanach zmniejszonej wentylacji płuc (zapalenie płuc, astma oskrzelowa, rozedma, unieruchomienie klatki piersiowej)
Objawy chronicznej kwasicy oddechowej są spowodowane jednoczesnym oddziaływaniem hipoksji, hiperkapni i obniżenia pH.
U części pacjentów chroniczna hiperkapnia może spowodować zahamowanie aktywności ośrodkowych neuronów chemowrażliwych.
Podanie w tej sytuacji tlenu i wyeliminowanie w ten sposób hipoksji , która jest ważnym bodźcem stymulującym chemoreceptory obwodowe może spowodować dalszą depresje wentylacji i dalsze nagromadzenie się CO2 we krwi. Nagły wzrosc PCO2 do wartości 80mmHg może spowodować zaburzenia świadomości i śpiączkę.
KWASICA METABOLICZNA :
– nadmierna produkcja substancji kwaśnych lub nadmierna utrata substancji zasadowych, hipoksja tkankowa prowadząca (w wyniku glikolizy beztlenowej) do nagromadzenia mleczanów
– obniżenie stężenia jonów wodorowęglanowych = obniża się stosunek tych jonów do stężenia kwasu węglowego = spada pH
– gł. w nieleczonej cukrzycy i stanach głodzenia (znaczna ilość ciał ketonowych), w niewydolności nerek, (zaburzenia wydalania jonów wodorowych, znaczna utrata jonów wodorowęglanowych, zatrucia – podanie salicylanów, metanolu , glikolu etylenowego) w biegunkach – gdy nadmierne wydalanie HCO3- z ukł.pokarmowego ZASADOWICA ODDECHOWA: (PH KRWI POWYŻEJ 7.42)
– nadmierne wydalanie CO2 przez płuca
– obniża się stężenie kwasu węglowego = zwiększa się stosunek jonu wodorowęglanowego do kwasu węglowego = do wzrostu pH
– W OSTREJ HIPOKSJI (choroby płuc, astma oskrzelowa) ,
--W CHRONICZNEJ HIPOKSJI (przebywanie na dużych wysokościach, niewydolność serca),
-- W NADREAKTYWNOŚCI OŚRODKÓW ODDECHOWYCH (nerwice, gorączka zatrucie salicylanami, guzy bądź zapalenie mózgu) ,
-- W MARSKOŚCI WĄTROBY (hiperamonemia)
ZASADOWICA METABOLICZNA
– nadmiar jonów wodorowęglanowych lub nadmierna utrata jonów wodorowych 1
– nadmierna podaż substancji zasadowych lub utrata substancji kwaśnych, stosowanie leków moczopędnych, zaburzenia endokrynologiczne, wymioty (utrata H+)
-zasadowica hipokalemiczna na jej powstanie składa się wiele czynników (może powstać u pacjentów z hiperaldosteronizmem, który powoduje nadmierną utratę jonów potasu z moczem)
* potas z przestrzeni wewnątrzkomórkowej do zewnątrzkomórkowej
* zamiast niego do komórki wschodzi sód i wodór
* ph wewnątrzkomórkowe spada – wzrasta zewnątrzkomórkowe
* niedobór jonów potasu w komórkach kanalików redukuje działanie pompy sodowo-potasowej przyspieszając jednocześnie działanie wymianę Na+/H+ , co powoduje nadmierną utratę jonów wodorowych
- zasadowica hipochloremiczna podczas biegunek, wymiotów, leków moczopędnych
* zwiększona utrata sodu i jonów wodorowych dodatkowo zwiekszone odzyskiwanie HCO3-
* zmniejszenie objętości płynów organizmu co może aktywować układ renina-angiotensyna-aldosteron i pośrednio powodować utrate jonów potasu i zasadowica metaboliczną hipokalemiczna.
Ważne parametry gazowe:
PO2 – 70-95 mmHg
PCO2 – 36-44 mmHg
STĘŻENIE WODOROWĘGLANÓW – 22-28 mmol/l
STĘŻENIE ZASAD BUFOROWYCH – BB – 48 mEq/l
WYSYCENIE Hb TLENEM - 95-98%
BUFORY
BUFOR to roztwór zawierający słaby kwas i sprzężoną z nim zasadę. Buforowanie umożliwia wyeliminowanie dużych wahań pH.
W procesie buforowanie silny kwas zostaje zastąpiony przez słaby kwas, który uwalnia znacznie mniej jonów wodorowych (słaby kwas ma mniejsza stała dysocjacji) i w związku z tym powoduje znacznie mniejsze obniżenie pH.
Bufory krwi:
1) Bufory osocza
•
Bufor wodorowęglanowy
•
Bufor fosforanowy
•
Bufor białkowy
•
Bufor amonowy
2) Bufory pozaosoczowe (krwinkowe)
•
Bufor hemoglobinowy
•
Bufor wodorowęglanowy
•
Bufor fosforanowy organiczny
2
Bufor fosforanowy nieorganiczny
Bufory moczu :
•
Bufor fosforanowy
•
Bufor amonowy
DWA GŁOWNE UKŁADY BUFORUJĄCE USTROJU to hemoglobina i bufor wodorowęglanowy.
BUFOR WODOROWĘGLANOWY
Składa się z H2CO3 I HCO3-
Stężenie tego buforu
• W osoczu – 24 mmol/l osocza
•
W krwince – 15 mmol/l erytrocytów
Stężenie CO2 w osoczu zależy od jego ciśnienia parcjalnego
Gdy pH maleje – H2CO3 dysocjuje – a powstały w ten sposób CO2 pobudza neurony oddechowe zwiększając wentylację - to powoduje usunięcie nadmiaru CO2
Efektywność działania buforu wodorowęglanowego zależy od możliwości usunięcia CO2 przez układ oddechowy
WCHŁANIANIE WODOROWĘGLANÓW W KANALIKU NERKOWYM
HCO3 swobodnie filtruje się w kłębuszkach
Utrata HCO3 oznaczałaby śmierć ustroju więc prawie całość HCO3- jest reabsorbowana 1) Kanalik bliższy – 80% - 90% przesączonych HCO3- ulega tu reabsorpcji (bardzo ważna jest zachowana aktywność anhydrazy węglanowej)
Resorpcja zarówno z płynem (67% przesączu pierwotnego wraca powrotem do naczyń) Dodatkowa resorpcja
2) Pętla nefronu – ok. 10-15%
3) Kanalik dalszy – ok. 5%
Mechanizm odzyskiwania HCO3- nie ma charakteru zwykłej reabsorpcji (przenośnik itd.) Charakter regeneracji
a) Przesączony HCO3- wiąże się z wydzielonym do światła H+
b) Anhydraza węglanowa – z H2CO3 robi H2O i CO2 one dyfundują powrotem do komórki kanalika
c) Komórkowa anhydraza węglanowa – z H2O i CO2 robi H2CO3 który swobodnie dysocjując dostarcza HCO3- reabsorbowanego z komórki na zasadzie symportu z Na.
Natomiast H+ ulega powrotem sekrecji do światła kanalika.
3
Wazne ze tym sposobem nie dochodzi do wydalanie jonów wodorowych!!!
Część HCO3- wytwarzane:
• przez metabolizm glutaminianu
• przez regenerację
•
przez amniogenezę
W warunkach prawidłowych i kwasicy
- jony HCO3- są reabsorbowane na drodze przeciwtransportu Cl-/HCO3- umiejscowionego w błonie podstawno-bocznej
W zasadowicy
- dochodzi do aktywacji przecitransportu CL-/HCO3- w błonie luminalnej niektórych komórek kanalika i wtedy HCO3- jest wydzielany do światła kanalika
A w błonie podstawno-bocznej tych komórek znajduje się ATPaza H+, która transportuje jonu wodoru do płynu śródmiąższowego – aldosteron zwiększa jej aktywność
CZYNNIKI ZWIĘKSZAJĄCE WCHŁANIANIE HCO3-
• kwasica
• wzrost GFR
• Angiotensyna II
• Aldosteron
• Hipokalemia
•
Hipowolemia (mała objętość krwi)
CZYNNIKI ZMNIEJSZAJĄCE WCHŁANIANIE HCO3-
• Hiperwolemia
• Zasadowica
• Parahormon
NA AKTYWNOSC TEGO TRANSPOTRU WPŁYWAJĄ RÓWNIEŻ:
• aktywność ATPazy sodowo – potasowej
•
aktywność wymiany Na+/H+ (na nią wpływa Angiotensyna II)
WYDALANIE JONÓW H+ W KANALIKU NERKOWYM
Jony wodorowe zostają wydzielane do światła kanalików nerkowych w części bliższej kanalika , w grubej części wstępującej pętli Henlego i w kanaliku dalszym 4
Mechanizm wydzielania oparty na wtórnie aktywnym transporcie – pompa Na+/H+
Zachodzi jednocześnie kilka procesów
a) NaHCO3 filtrowany do światła kanalika
b) Na+ transportowany do komórek kanalika bliższego – na zasadzie antysportu z H+
c) Jony H+ wydzielone do światła kanalika łączą się z HCO3_ tworząc kwas węglowy d) H2CO3 dzieki anhydrazie węglanowej – do H2O i CO2 CO2 do komorki, czesc wody również e) W komórkach kanalika CO2 łączy się z H2O – dajac kwas węglowy dysocjujący do jonu wodorowego i jonu wodorowęglanowego.
f) HCO3- transportowany do krwi razem z sodem na drodze współtransportu 1Na+ , 3HCO3-g) Część jonów HCO3- jest wchłaniana na drodze wymiany na jony Cl-INNE METODY WYDALANIA H+ DO ŚWIATŁA KANALIKA
- dzieki pompie H+/K+
- dzieki pompie protonowej – ATPazie H+ znajdującej się w błonie podstawno-bocznej komórek wtrąconych
- dzieki pompie protonowej – ATPazie H+ znajdującej się w błonie luminalnej komórek kanalika WYDALANIE JONÓW H+ Z MOCZEM
1) Razem z buforem fosforanowym (HPO4 2- / H2PO4-)
25% przesączonego fosforanu dwuzasadowego (HPO4 2-) może akceptować wydzielane do światla protony, reszta jest powrotem reabsorbowana.
W kanaliku bliższym oraz pętli nefronu przeważa zużywanie H+ do regeneracji buforu wodorowęglanowego – te H+ nie wpływają na zmniejszenie pH moczu – bo są reabsorbowane –
wbudowywane w kwas węglowy a potem w wodę.
Począwszy od kanalika krętego dalszego jony H+ buforowane są przez HPO4 2- w ten sposób nerki mogą wydalić do 50% nadmiaru protonów.
Mechanizm w
ydalania H+
a) protony wydzielane do światła kanalika
b) H+ wychwytywany przez HPO4 2- dostarczony przez filtracje c) Powstaje H2PO4- który jest wydalany z moczem
W ten sposób Powstaje KWAŚNOŚĆ MIARECZKOWA MOCZU
BILANS TEGO PROCESU
- WYTWORZENIE I PRZEKAZANIE DO KRWI HCO3-
- USUNIĘCIE H+
2) W fornie wolnej ale ilościowo bez znaczenia
3) W fornie jonu amonowego – NH4+
5
Ten proces również wiąże się z wydalaniem jonu wodorowego i przekazywaniem do krwi dodatkowych wodorowęglanów.
Mechanizm wydalania H+
a) glutamina dyfunduje do komórki zarówno z krwi jak i przesączu b) katabolizm glutaminy dostarcza amoniaku i NH4 – obie formy do swiatla kanalika oraz HCO3- przenoszony zarówno do śródmiąższu jak i krwi
c) w świetle kanalika NH3 akceptuje jony wodorowe
Amniogeneza zwiększa się znacznie w stanach zakwaszenia ustroju – kwasicy i to ona głównie odpowiada za jej przeciwdziałanie.
WPŁYW KWASICY I ZASADOWICY NA WCHŁANIANIE
WODOROWĘGLANÓW.
KWASICA:
- małe stężenie HCO3- w osoczu wzrost sekrecji H+
a) maxymalne buforowanie i wydalanie z fosforanami połączone z dodawaniem nowych wodorowęglanów do krwi.
b) umożliwienie zajścia regeneracji wodorowęglanów wzrost wodorowęglanów we krwi.
- obniżenie pH płynu zewnątrzkomórkowego
a) nasila katabolizm glutaminy
b) nasila wydalanie H+
ALKALOZA:
- wysokie stężenie HCO3- w osoczu zmniejszenie sekrecji H+
a) nie wszystkie filtrowane wodorowęglany są resorbowane
b) protony nie wiążą się z fosforanami więc nie ma syntezy i przekazywania nowych HCO3- do krwi.
- alkalizacja przestrzeni zewnątrzkomórkowej
a) mniejsza wydalanie H+
,
SKŁADNIKI I WŁAŚCIWOŚCI BUFORU FOSFORANOWEGO
Składa się z H2PO4- / HPO4 2-
Spełnia ważną role w wydalaniu jonów wodorowych z moczem.
Odpowiedzialne za wydalanie kwasoty miareczkowej
WŁAŚCIWOŚCI BUFORU HEMOGLOBINOWEGO.
6
Buforujące właściwości buforu hemoglobinowego zależą od równowagi między oksyhemoglobina HbO – a hemoglobiną – Hb
Hemoglobina jest mniej kwaśna niż oksyhemoglobina.
Bufor hemoglobinowy uważa się za bufor „zewnątrzkomórkowy”
Zdolność buforowania przez hemoglobinę jest związana głownie z obecnościa grupy imidazolowej w reszcie histydyny,
Im wyższa jest prężność CO2 (i stężenie H+) tym więcej jest Hb i przez to jest większa jej pojemność buforowa. Ma to znaczenie praktyczne, ponieważ dyfuzja CO2 z tkanek do krwi włośniczkowej jest związana z dysocjacją HbO2.
Hb wychwytuje wolne jony wodorowe -
CO2 łączone jest z wodą – powstaje H2CO3 – dysocjuje do HCO3- i H+ H+ do Hb HCO3- do osocza
Buforowanie izohydryczne – reakcja w wyniku ktorej nie dochodzi do zmiany stężenia jonów H+
CO2 dochodzący do krwinki :
1) reaguje z H2O dzieki anhydrazie węglanowej – tworzy się kwas węglowy który dysocjuje do H+ i HCO3-
jon wodorowy jest buforowany dzieki Hemoglobinie
jon HCO3- na zasadzie antyportu wymienia się z chlorem i idzie do osocza 2) łączy się z grupami aminowymi Hb tworząc karbaminohemoglobinę.
SKŁADNIKI I WŁAŚCIWOŚCI BUROFU AMONOWEGO
Składa się z amoniaku i jonu amonowego
Jon amonowy w komórkach kanalika bliższego, części wstępującej pętli Henlego i w kanaliku dalszym w wyniku deaminacji glutaminy 60% oraz z innych aminokwasów. Z jednej cząsteczki glutaminy powstaja po 2 cząsteczki jonu amonowego i jonu wodorowęglanowego Przedłużająca się kwasica zwiększa tworzenie NH3 z glutaminianu oraz zwieksza aktywność glutaminazy
Do zwiększnego wytwarzania NH3 dochodzi również podczas zmniejszenia zasobów potasu w organizmie.
REGULACJA PH
Pie
rwsza linia obrony przed kwasica
efekt
buforujący w
komórkach i przestrzeni zewnątrzkomórkowej
7
Regulacja pH w przypadku kwasicy oddechowej + dzięki buforowaniu wewnątrzkomórkowemu CO2 dyfunduje do tkanek i łącząc się z wodą tworzy kwas węglowy –dysocjacja jony H+ i HCO3-Jony H+ buforowane przez białka wewnątrzkomórkowe
Jony HCO3- opuszcza komórki podwyższając stężenie wodorowęglanów w osoczu Rola tkanki kostnej w utrzymywaniu stałego pH
Kości absorbują znaczną część zasad organizmu , wiele w nich jonów sodu (1/3 całkowitych zasobów sodu) potasu itp.
Znaczna część sodu i innych kationów tkanki kostnej może być wymieniona na jony wodorowe.
Przedłużona kwasica może powodować znaczne odwapnienie kośćca i spadek zasobow wapnia w związku z utratą ich z moczem bo związanie przez tk.kostna 9 jonów wodorowych wiąże się z uwolnieniem przez ta tkanke 10 jonów wapniowych.
Druga linia obrony przed
kwasica
wzrost
wentylacji
– utrzymanie prawidłowego stężenie CO2 we krwi
Zmiany ciśnienia parcjalnego CO2 i pH regulują wentylacje płuc za pośrednictwem chemoreceptorów tętniczych i stref chemowrażliwych mózgu.
Wzrost pH – wzrost wentylacji
Trzecia
linia obrony
usunięcie nadmiaru H+ p
rzez nerki
1) Odzyskiwanie wodorowęglanow
2) Wydalanie H+
INNE PRZYDATNE INFORMACJE
ZMIANY PH PŁYNU MÓZGOWO – RDZENIOWEGO POJAWIAJĄ SIĘ ZNACZNIE SZYBCIEJ
PODCZAS ZMIAN PH KRWI WYNIKAJĄCYCH Z ZABURZEŃ WENTYLACJI NIŻ Z
ZABURZEŃ METABOLIZMU
8